地方高校生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)效果灰色關(guān)聯(lián)-層次法綜合評(píng)價(jià)

高 峰， 劉 濱

(1.山西大同大學(xué) 煤炭工程學(xué)院，山西 大同 037003；2.武漢理工大學(xué) 土木工程與建筑學(xué)院，湖北 武漢 430070；3.中國(guó)科學(xué)院武漢巖土研究所，湖北 武漢 430071)

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·實(shí)習(xí)與實(shí)訓(xùn)·

地方高校生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)效果灰色關(guān)聯(lián)-層次法綜合評(píng)價(jià)

高 峰1,2， 劉 濱3

(1.山西大同大學(xué) 煤炭工程學(xué)院，山西 大同 037003；2.武漢理工大學(xué) 土木工程與建筑學(xué)院，湖北 武漢 430070；3.中國(guó)科學(xué)院武漢巖土研究所，湖北 武漢 430071)

采用多目標(biāo)系統(tǒng)決策法和灰色系統(tǒng)理論，選取校內(nèi)指導(dǎo)教師評(píng)分、校外指導(dǎo)教師評(píng)分、實(shí)習(xí)日志質(zhì)量、實(shí)習(xí)報(bào)告質(zhì)量、回答正確性、回答完整性和回答簡(jiǎn)潔性等7個(gè)關(guān)鍵因素作為評(píng)判指標(biāo)，提出了地方高校土木工程專業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)效果定量考核評(píng)價(jià)體系；將定性因素和定量因素標(biāo)準(zhǔn)化處理后，分別采用層次分析法AHP和灰色關(guān)聯(lián)分析法GRA來(lái)確定以上7個(gè)因素的權(quán)重和灰色關(guān)聯(lián)度，建立層次灰色組合評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型以判定實(shí)習(xí)教學(xué)效果等級(jí)。研究結(jié)果表明，該方法在處理學(xué)生生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)效果客觀評(píng)價(jià)這種具有一定主觀性和灰色性的問(wèn)題上是合理可行的，對(duì)提高實(shí)習(xí)教學(xué)管理水平有一定現(xiàn)實(shí)意義。

生產(chǎn)實(shí)習(xí)； 教學(xué)效果評(píng)價(jià)； 灰色關(guān)聯(lián)分析法； 層次分析法

0 引 言

實(shí)踐教學(xué)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造精神、實(shí)踐能力和專業(yè)素質(zhì)等工程技術(shù)綜合應(yīng)用能力，是土木工程專業(yè)本科教育體系的重要組成部分[1]。生產(chǎn)實(shí)習(xí)使學(xué)生有更多機(jī)會(huì)接觸生產(chǎn)實(shí)際，把所學(xué)專業(yè)知識(shí)與生產(chǎn)技術(shù)相結(jié)合，初步培養(yǎng)起職業(yè)意識(shí)、責(zé)任感和敬業(yè)精神，是實(shí)踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)之一，也是為將來(lái)融入社會(huì)、服務(wù)社會(huì)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)的第一步[2-3]。地方高校生產(chǎn)實(shí)習(xí)常采用集中性實(shí)習(xí)形式，但實(shí)習(xí)地點(diǎn)往往比較分散，校內(nèi)指導(dǎo)教師不能夠像校內(nèi)理論教學(xué)那樣與學(xué)生密切接觸，實(shí)習(xí)基地的校外指導(dǎo)教師、答辯過(guò)程給出的實(shí)習(xí)成績(jī)?nèi)Q于對(duì)學(xué)生主觀感受，給出的也多是定性評(píng)價(jià)。顯然，如果給不出科學(xué)合理的教學(xué)效果評(píng)價(jià)體系、不能構(gòu)建恰當(dāng)評(píng)價(jià)方法，要客觀公正地評(píng)定學(xué)生生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)效果，給出學(xué)生成績(jī)是比較困難的。

傳統(tǒng)的教學(xué)效果評(píng)價(jià)體系已經(jīng)難于滿足地方高校生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)的發(fā)展，不能保證生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)質(zhì)量的提高。目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者應(yīng)用層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)、模糊理論等嘗試建立科學(xué)合理的生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)評(píng)價(jià)體系，評(píng)定學(xué)生成績(jī)[4-6]。但均有不足之處：AHP法難于處理定性成績(jī)；模糊理論存在隸屬度、權(quán)重難以確定的缺陷，需要做大量問(wèn)卷調(diào)查。文獻(xiàn)[7]采用灰色關(guān)聯(lián)分析法(Grey Relational Analysis,GRA)和AHP法對(duì)中部六省的新型工業(yè)化水平進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。鑒于GRA法可有效解決“少樣本、貧信息”決策或預(yù)測(cè)問(wèn)題[8]，AHP法可系統(tǒng)性地準(zhǔn)確計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各影響因素的權(quán)重[9-10]，本文將GRA法與AHP法相結(jié)合對(duì)生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 GRA法

華中理工大學(xué)鄧聚龍教授于1982年提出灰色系統(tǒng)(Grey System)概念：人們對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)具有廣泛的灰色性，即信息的不完全性和不確定性，因而由客觀事物所形成的是一種GS，即部分信息已知、部分信息未知的系統(tǒng)，從而認(rèn)識(shí)或評(píng)價(jià)研究對(duì)象也具有灰色性，創(chuàng)立了灰色系統(tǒng)理論GT(Grey Theory)[8]。隨后經(jīng)國(guó)內(nèi)外學(xué)者深入研究，在品種優(yōu)選、企業(yè)評(píng)級(jí)、方案決策等多個(gè)領(lǐng)域獲得成功應(yīng)用。灰色關(guān)聯(lián)分析GRA是GT的重要組成部分，是分析GS中各因素關(guān)聯(lián)程度的一種量化方法，其基本思想是根據(jù)序列曲線幾何形狀的相似程度來(lái)判斷灰色過(guò)程發(fā)展態(tài)勢(shì)的關(guān)聯(lián)程度，即灰度。對(duì)于參考數(shù)列X0={x0(k)|k=1，2，…，n)}和比較數(shù)列Xi={xi(k)|i=1，2，…，m)}，GRA法的基本過(guò)程為灰色關(guān)聯(lián)度系數(shù)和灰色關(guān)聯(lián)度。

1.1 灰色關(guān)聯(lián)度系數(shù)

基于灰色關(guān)聯(lián)原理和關(guān)聯(lián)差異信息空間LYgr，并考慮其領(lǐng)域性與規(guī)范區(qū)間性，灰色關(guān)聯(lián)度系數(shù)為：

(1)

作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的比較數(shù)列xi(k)往往是一個(gè)區(qū)間，如xi(k)=[pi(k)，qi(k)]，其中，pi(k)，qi(k)分別為第k個(gè)指標(biāo)的第i個(gè)級(jí)別的上限和下限。此時(shí)，

(2)

1.2 灰色關(guān)聯(lián)度

(3)

2 AHP法

匹茲堡大學(xué)教授T.L.Saaty(美)于20世紀(jì)70年代中期提出的AHP法是一種定性與定量分析相結(jié)合的多目標(biāo)系統(tǒng)決策分析方法[9-10]。該法通過(guò)將復(fù)雜問(wèn)題分解為若干層次和若干因素，在各因素之間進(jìn)行簡(jiǎn)單的比較和計(jì)算，得出不同方案的權(quán)重，為最佳方案的選擇提供依據(jù)，是決策者對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)決策思維過(guò)程的模型化和數(shù)量化。其具體步驟為：

(1) 明確問(wèn)題。在分析問(wèn)題前，首先要對(duì)問(wèn)題有明確的認(rèn)識(shí)，弄清問(wèn)題的范圍，了解問(wèn)題所包含的因素，確定因素之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系和隸屬關(guān)系。

(2) 建立問(wèn)題層次結(jié)構(gòu)。將問(wèn)題包含的因素按照是否共有某些特征歸納成組，并將其共同特性看成系統(tǒng)中新層次的一些因素，而這些因素本身按照另外的特性組合起來(lái)，形成更高層次的因素，直至最終形成最高層。最高層是目標(biāo)層；中間層是準(zhǔn)則層；最底層是方案層或措施層。

(3) 構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣A。

(4)

式中：標(biāo)度aij≥0，aii=1，aij=1/aji。其中，i，j=1，2，…，n，n為元素個(gè)數(shù)。

(4) 層次排序與一致性檢驗(yàn)。計(jì)算判斷矩陣A最大特征值λmax及其對(duì)應(yīng)特征向量，矩陣A滿足aik=aij·ajk，其中，i，j，k=1，2，…,n。計(jì)算一致性指標(biāo)CI以檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性

(5)

利用平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI(見(jiàn)表1)計(jì)算一致性比率CR=CI/RI。

表1 平均一致性指標(biāo)

當(dāng)CR<0.10時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣具有可接受的一致性；否則，需要調(diào)整或修正判斷矩陣。

(5) 確定權(quán)重。將步驟(4)中采用乘積方根法求得的特征向量W=[w1,w2,…,wn]T，代入式(3)，可得到灰色關(guān)聯(lián)度ri，據(jù)此可判斷生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)效果類型。

3 GRA-AHP生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)效果評(píng)價(jià)

充分發(fā)揮AHP法有效處理定性、定量復(fù)雜數(shù)據(jù)和GRA法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)功能的優(yōu)勢(shì)，采用基于AHP的GRA數(shù)學(xué)模型對(duì)生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)效果進(jìn)行有效評(píng)價(jià)。

3.1 教學(xué)效果指標(biāo)權(quán)重AHP分析

影響地方高校生產(chǎn)實(shí)習(xí)成績(jī)的因素多種多樣，主要原因有3個(gè)：平時(shí)成績(jī)B1、評(píng)閱成績(jī)B2和答辯成績(jī)B3等。根據(jù)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)效果的最新成果[11-13]，影響平時(shí)成績(jī)B1的因素有：校內(nèi)指導(dǎo)教師評(píng)分C1和校外指導(dǎo)教師評(píng)分C2等；影響評(píng)閱成績(jī)B2的因素有：實(shí)習(xí)日志質(zhì)量C3和實(shí)習(xí)報(bào)告質(zhì)量C4等；影響答辯成績(jī)B3的因素有：回答正確性C5、回答完整性C6和回答簡(jiǎn)潔性C7等。

根據(jù)AHP法基本原理，建立的生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)效果評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)模型，如圖1所示。各指標(biāo)的權(quán)重通過(guò)有關(guān)文獻(xiàn)查閱和教學(xué)專家調(diào)查，采用AHP法建立判斷矩陣B，綜合分析后最終調(diào)整確定。

圖1 層次分析結(jié)構(gòu)模型

選擇1～9標(biāo)度方法[14]，實(shí)習(xí)成績(jī)判別矩陣A為：

經(jīng)計(jì)算A最大特征值λmax=3.053 6，其一致性指標(biāo)CI=0.026 8；查表1，n=3時(shí)，平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI=0.58，一致性比率CR=0.046 2<0.10。因此，實(shí)習(xí)成績(jī)判斷矩陣A有滿意的一致性。此時(shí)，認(rèn)為A的特征向量W=[0.327 5,0.412 6,0.259 9]T的各個(gè)分量作為相應(yīng)的各個(gè)因素的權(quán)重是合理的。

同理，平時(shí)成績(jī)B1特征向量W1=[0.081 9,0.245 6]T；評(píng)閱成績(jī)B2的特征向量W2=[0.309 4,0.103 1]T；答辯成績(jī)B3的特征向量W3=[0.042 5,0.077 2,0.140 3]T。經(jīng)一致性檢驗(yàn)，均可可用于生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)效果的灰色關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)。

3.2 教學(xué)效果GRA評(píng)價(jià)

根據(jù)相關(guān)教學(xué)文件的要求，可將教學(xué)效果評(píng)價(jià)分為不合格、合格、中等、良好和優(yōu)秀等五級(jí)。表2為教學(xué)效果評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；為了方便計(jì)算，需要將表2中定性數(shù)據(jù)和定量數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，表3為標(biāo)準(zhǔn)化處理后的教學(xué)效果評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；選取其中一個(gè)小組原始數(shù)據(jù)作為典型樣本，如表4所示。

將典型樣本表4中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱處理后，采用GRA法，計(jì)算灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)ξi(k)，將已計(jì)算出的7個(gè)指標(biāo)的權(quán)重Wi和ζi(k)代入式(3)，得到樣本的灰色關(guān)聯(lián)度ri，其計(jì)算結(jié)果如表5所示。

分析每一個(gè)樣本的灰色關(guān)聯(lián)度數(shù)列r，由最大關(guān)聯(lián)度法則可知，灰色關(guān)聯(lián)度ri越大，則與對(duì)應(yīng)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)集合的符合程度越好，從而可以判定各個(gè)學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)綜合教學(xué)效果。

表2 教學(xué)效果評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表3 標(biāo)準(zhǔn)化后的教學(xué)效果評(píng)價(jià)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

表4 典型樣本數(shù)據(jù)表

表5 教學(xué)效果評(píng)價(jià)灰色關(guān)聯(lián)評(píng)價(jià)結(jié)果

4 結(jié) 論

充分發(fā)揮AHP法有效處理定性、定量復(fù)雜數(shù)據(jù)和GRA法準(zhǔn)確評(píng)價(jià)功能的各自優(yōu)勢(shì)，建立了生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)效果評(píng)價(jià)的GRA-AHP組合數(shù)學(xué)模型；該模型的應(yīng)用減少了對(duì)學(xué)生最終成績(jī)?cè)u(píng)定的主觀隨意性，體現(xiàn)了公平、公正的基本評(píng)價(jià)要求，在我校生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)評(píng)價(jià)中取得了較好效果。

[1] 高等學(xué)校土木工程專業(yè)指導(dǎo)委員會(huì).高等學(xué)校土木工程專業(yè)本科教育培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方案及課程教學(xué)大綱[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2002:1-20.

[2] 吳 軍.工科專業(yè)實(shí)習(xí)教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2011,30(6):166-168.

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[6] 卞 華,郭學(xué)軍,袁 敏,等.基于AHP法的中醫(yī)藥類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量模糊綜合評(píng)價(jià)[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2015,40(9):218-223.

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[11] 覃荷瑛,邢心魁.土木工程專業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)模式改革研究[J].中國(guó)電力教育,2013(10):190-191.

[12] 周 濟(jì).大力加強(qiáng)教學(xué)工作，切實(shí)提高教學(xué)質(zhì)量——在第二次普通高等學(xué)校本科教學(xué)工作會(huì)議上的講話[J].中國(guó)高等教育,2005(1):3-7.

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[14] 代 麗,朱愛(ài)華,趙 勻.應(yīng)用層次分析法計(jì)算分插機(jī)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)的權(quán)重[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2013,29(2):60-65.

Comprehensive Evaluation on Production Practice Teaching Effect Based on GRA and AHP in Local University

GAOFeng1,2,LIUBin3

(1. School of Coal Engineering, Shanxi Datong University, Datong 037003, China; 2. School of Civil Engineering and Architecture, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China; 3. Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China)

Adopting the multi-objective system decision-making method and the grey system theory, a quantitative check evaluation system on production practice teaching effect of civil engineering in local university was put forward by selecting seven key factors as the assessment parameters, which are intramural tutor score, extramural tutor score, practice log quality, practice report quality, answer correctness, answer integrity and answer conciseness. The grey relational analysis (GRA) algorithm and the analytic hierarchy process (AHP) method were applied to determine the weight and the grey correlation degree of the seven key factors respectively after normalizing the quantitative factors and qualitative factors, and the AHP-GRA comprehensive evaluation mathematics model was successfully established to determine the grade of production practice teaching effect. The result showed that the method is reasonable and scientific to solve the grade issues of production practice teaching effect with the characters of subjectivity and grey, and certain practical significant to improve the production practice teaching management level.

production practice; teaching effect evaluation; grey relational analysis (GRA); analytic hierarchy process (AHP)

2015-09-14

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(51474205)；山西省軟科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目(2014041068-4)

高 峰(1977-)，男，山東泰安人，博士，副教授，現(xiàn)主要從事土木工程教學(xué)與管理工作。

Tel.:0352-4186682; E-mail:dttgyx@163.com

TU 721.2;G 642.44

A

1006-7167(2016)08-0224-04